JP2006084101A

JP2006084101A - 熱交換器用コネクタ

Info

Publication number: JP2006084101A
Application number: JP2004268612A
Authority: JP
Inventors: Takayuki Kume; 孝幸久米; Takashi Yamazaki; 貴詞山崎
Original assignee: Calsonic Kansei Corp
Current assignee: Marelli Corp
Priority date: 2004-09-15
Filing date: 2004-09-15
Publication date: 2006-03-30

Abstract

【課題】配管の接続レイアウトの制限に対応しつつも熱交換器の性能の低下を防止できる熱交換器用のコネクタの提供を図る。
【解決手段】導入通路２１Ｐを備えるコネクタ２０であって、導入通路２１Ｐの配管接続側の開口２１ａは、ヘッダタンク１４の長手方向に向かう投影面においてヘッダタンク１４の通路中心Ｌ１に対して偏心し且つヘッダタンク１４の通路内に位置している。さらに、導入通路２１Ｐは、配管接続側からヘッダタンク接続側に向けて連続的または段階的に除々に前記偏心方向とは逆側に拡開する拡開部２１ｃを備えている。
【選択図】図２

Description

本発明は、熱交換器に配管を接続するための熱交換器用コネクタに関するものである。

例えば、車両用空調装置に用いられる熱交換器に外部配管を接続する場合、予めヘッダタンクにコネクタ（「配管ジョイント」とも呼ばれる）を接続しておき、このコネクタの接続口に入口配管や出口配管などの外部配管を接続するのが一般的である（例えば、特許文献１参照）。
特開平９−３１８１９６号公報

近年、熱交換器の配置レイアウト制限や配管のレイアウト制限により、熱交換器に対する配管の接続レイアウトが制限される場合がある。例えば、熱交換器のヘッダタンクの通路中央にコネクタの導入通路を設定できない場合がある。この場合、ヘッダタンクの通路とコネクタの導入通路とを完全にズラして配置し且つコネクタの通路を大きく蛇行させた構造とすると、コネクタの導入通路において大きな通路抵抗が生じて、熱交換器の性能を落としてしまう可能性がある。

本発明は、上記事情を考慮し、配管の接続レイアウトの制限に対応しつつも熱交換器の性能の低下を防止できる熱交換器用コネクタの提供を目的とする。

請求項１の発明は、一端開口が配管に接続され且つ他端開口が熱交換器入口としてのヘッダタンクの長手方向端部に接続される導入通路を備えた熱交換器用コネクタであって、前記導入通路の配管接続側の開口は、前記ヘッダタンクの長手方向に向かう投影面において前記ヘッダタンクの通路中心に対して偏心し且つ前記ヘッダタンクの通路内に位置しており、前記導入通路は、配管接続側からヘッダタンク接続側に向けて連続的または段階的に除々に前記偏心方向とは逆側に拡開する拡開部を備えることを特徴とする。

請求項２の発明は、一端開口が入口配管に接続され且つ他端開口が熱交換器入口としてのヘッダタンクの長手方向端部に接続される導入通路と、一端開口が出口配管に接続され且つ他端開口がヘッダタンク出口に接続される導出通路と、が隣接配置された熱交換器用コネクタであって、前記導入通路の配管接続側の開口は、前記ヘッダタンクの長手方向に向かう投影面において前記ヘッダタンクの通路中心に対して偏心し且つ前記ヘッダタンクの通路内に位置しており、前記導入通路は、配管接続側からヘッダタンク接続側に向けて連続的または段階的に除々に前記偏心方向ことは逆側に拡開する拡開部を備えることを特徴とする。

請求項１の発明によれば、コネクタの導入通路を熱交換器のヘッダタンクよりも小径に設定し、且つ、ヘッダタンクの通路中心に対して偏心させた構造である。そのため、配管の接続レイアウトの制限に対応しつつも流通抵抗の上昇を抑えて熱交換器の性能低下を防止できる。

ここで、コネクタの導入通路をヘッダタンクよりも小径に設定し、且つ、ヘッダタンクの通路中心に対し偏心させる構造では、コネクタとヘッダタンクとの境界後流部の前記偏心方向と逆側に大きな段差が生じることになるため、この段差と導入通路の小径化による導入冷媒の高速化とにより、段差の近傍に強い渦が生じ、騒音（例えばガサガサ音）が発生することが想定される。しかしながら、請求項１の発明によれば、コネクタの導入通路に設けた拡開部の働きにより、段差による渦を弱くして冷媒の流れをスムーズにし、これにより、冷媒流通による騒音（例えばガサガサ音）を低減できる。

請求項２の発明によれば、入口配管および出口配管の接続作業上さらに導入通路と導出通路との間のレイアウト制限がきつくなる構造であっても、請求項１と同様の効果を得ることができる。

以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。

まず図１を参照しつつ熱交換器の概略を説明する。

熱交換器１０は、図１ｂに示すように２つの熱交換部（コア）１０Ａ、１０Ｂを通風方向に２層に重ねた熱交換器である。図１ａおよび図１ｂに示すように、一方の熱交換部１０Ａは、複数多段に設けられたチューブ１１と、チューブ１１と交互に配置されたアウターフィン１２と、全チューブ１１の両端開口部と連通する一対のヘッダタンク１４、１６と、を備えている。また、他方の熱交換部１０Ｂは、複数多段に設けられたチューブ１１と、チューブ１１と交互に配置されたアウターフィン１２と、全チューブ１１の両端開口部と連通する一対のヘッダタンク１５、１７と、を備えている。

この熱交換器１０では、所定形状に加工された金属板を積層することで、２つの熱交換部１０Ａ、１０Ｂのチューブ１１およびヘッダタンク１４、１５、１６、１７を形成している。

この実施形態では、上側の２つのヘッダタンク１４、１５の長手方向一端（図１ａおよび図１ｂ中左端）が、熱交換器１０の冷媒入口１４ａおよび冷媒出口１５ａとして円筒状に開口している（図２ａ参照）。冷媒入口１４ａと冷媒出口１５ａが近い位置で隣接しており、この冷媒入口１４ａおよび冷媒出口１５ａにコネクタ２０を予め固定しておくことで、冷媒を供給する入口配管および冷媒を排出する出口配管を着脱できるようになっている。

次に、図２を参照しつつコネクタ２０の構成を説明する。

コネクタ２０は、熱交換器１０に熱交換媒体を供給する入口配管を接続する入口配管用の継手部２１と、熱交換媒体を熱交換器１０から排出するための出口配管を接続する出口配管用の継手部２２と、これら継手部２１、２２を一体に連結するブロック状のコネクタ本体２０Ａ（複数のブロックに分割することも可能）と、を備えている。図２ａに示すように、各継手部２１、２２内にはヘッダタンク１４、１５の長手方向に向けてほぼ直線状に貫通形成された導入通路２１Ｐおよび導出通路２２Ｐが設けられている。導入通路２１Ｐと導出通路２２Ｐは互いに略平行に隣接している。

導入通路２１Ｐは、一端が入口配管と接続する接続口２１ａとして開口し、他端がヘッダタンク１４の冷媒入口１４ａと接続する接続口２１ｂとして開口している。また、導出通路２２Ｐは、一端が出口配管と接続する接続口２２ａとして開口し、他端がヘッダタンク１５の冷媒出口１５ａと接続する接続口２２ｂとして開口している。

コネクタ２０の一端側（図２中左側）には、コネクタ本体２０Ａの端面から突出し且つ接続口２１ａ、２２ａと同心の円筒状の接続端部２１ｆ、２２ｆが設けられている。この接続端部２１ｆ、２２ｆの外周にはＯリングを装着する溝が設けられており、接続端部２１ｆ、２２ｆに入口配管および出口配管が外側から嵌合するようになっている。

また、コネクタ２０の他端側（図２中右側）には、コネクタ本体２０Ａの端面から突出し且つ接続口２１ｂ、２２ｂと同心の円筒部２１ｇ、２２ｇが設けられている。この円筒部２１ｇ、２２ｇに、熱交換器１０の冷媒入口１４ａおよび冷媒出口１５ａがそれぞれ外側から嵌合している。

熱交換器１０の冷媒入口１４ａと冷媒出口１５ａは、熱交換器１０の小型化の要請に従って互いに近接しているものの、コネクタ２０の接続端部２１ｆと接続端部２２ｆとの間には、配管を作業性良く接続するための所定の接続スペースＳを確保する必要がある。そのため、入口配管用の接続端部２１ｆは、出口配管用の接続端部２２ｆよりも小径に形成し（なお、この小径化は、ヘッダタンク１４内での各チューブ１１への冷媒の分流を促す点でも性能的に適う）、しかも、ヘッダタンク１４の通路中心Ｌ２に対して、接続端部２２ｆから離れる方向に偏心させて形成してある。つまり、接続端部２１ｆを小径化した上で更に、接続端部２１ｆの通路中心Ｌ２をヘッダタンク１４の通路中心Ｌ１に対して寸法Ｈだけ偏心させることにより、接続スペースＳを確保している。

このように接続端部２１ｆを偏心させることで、接続端部２１ｆと同心の接続口２１ａも、ヘッダタンク１４の通路中心Ｌ１に対して同じ量だけ偏心している。また、この接続口２１ａは、入口配管用の接続端部２１ｆの小径化に対応して、出口配管用の接続端部２２ｆの接続口２２ａよりも小径となっている。但し、小径化した上で偏心しているといっても、導入通路２１Ｐの接続口２１ａは、ヘッダタンク１４の長手方向に向かう投影面においてヘッダタンク１４の通路内に位置している。

また、コネクタ２０の導出通路２２Ｐは、一端（接続口２２ａ）から他端（接続口２２ｂ）に至るまで、ヘッダタンク１５内の通路中心Ｌ１と同心のストレート孔として形成されているが、導入通路２１Ｐは、一端（接続口２１ａ）から他端（接続口２１ｂ）に向けて、徐々に断面が大きくなる貫通孔として形成されている。この場合、接続口２１ｂは、前記の偏心量をできるだけ減らす方向に、配管接続側の接続口２１ａに対して中心をずらして形成されている。

そして、図２ｂに示すように、導入通路２１Ｐは、両端の所定長さの範囲ｋ１、ｋ３が、互いに中心の位置がずれた接続口２１ａ、２１ｂに対応したストレート孔として形成されると共に、それらの中間の移行範囲ｋ２が、両端のストレート孔を滑らかに結ぶ拡径孔として形成され、この拡径孔の部分からヘッダタンク接続側の接続口２１ｂまでの範囲が、配管接続側の接続口２１ａからヘッダタンク接続側の接続口２１ｂに向けて連続的または段階的に除々に、接続口２１ａの偏心方向とは逆側に拡開する拡開部２１ｃとして構成されている。

次に作用を説明する。

この実施形態によれば、コネクタ２０の導入通路２１Ｐを、熱交換器１０のヘッダタンク１４よりも小径に設定し且つヘッダタンク１４の通路中心Ｌ１に対して偏心させた構造であるため、配管の接続レイアウトの制限に対応できる。しかも、ヘッダタンク１４の長手方向の投影面において、導入通路２１Ｐがヘッダタンク１４の通路内に位置しているので、導入通路２１をヘッダタンク１４の通路外に位置させた場合にくらべ、流通抵抗が過度に上昇するようなことがなく熱交換器１０の性能低下を抑えることができる。

そして、このコネクタ２０に対して冷媒を流した場合、コネクタ２０の導入通路２１Ｐに設けた拡開部２１ｃの働きにより、導入通路２１Ｐからヘッダタンク１４に導入される冷媒の流れが、拡開部２１ｃを設けない場合よりもスムーズになる。

その点を比較例と比べながら説明する。

図３ａは比較例として示すコネクタ２００の取付部分の拡大水平断面図で、図３ｂは図３ａのＩＩＩｂ拡大図である。この比較例のコネクタ２００では、導入通路２１Ｐが、配管を接続する一端側の接続口２１ａからヘッダタンク１４に接続する他端側の接続口２１ｂまでストレート孔として形成されており、ヘッダタンク１４内の通路中心Ｌ１に対して寸法Ｈだけ偏心している。従って、一端側の接続口２１ａと同じ大きさの他端側の接続口２１ｂと、ヘッダタンク１４内の通路との接続部分の後流側に、偏心量に応じた大きな段差３５が生じている。

図４ａ、図４ｂはこの実施形態のコネクタ２０を用いた場合の冷媒の流れと、比較例のコネクタ２００を用いた場合の冷媒の流れを比べて示す図である。また、図５は、この実施形態のコネクタ２０を用いた場合の冷媒の流れと、比較例のコネクタ２００を用いた場合の冷媒の流れによる騒音の大きさを比較するための騒音特性図である。

図４ｂに示すように、比較例のコネクタ２００を用いた場合は、コネクタ２０内の導入通路２１Ｐがストレート孔で構成されており、しかも、その導入通路２１Ｐの開口端（接続口２１ｂ）とヘッダタンク１４内の通路との接続部分に段差３５が存在するので、矢印で示す接続口２１ｂからの流れＡが高速流になると共に、ヘッダタンク１４内に流入した段階での流れＢが偏流となり、それらの結果、段差３５の近傍に強い渦Ｃが発生して、全体の流れがスムーズでなくなり、図５に示すように、騒音（ガサガサ音）が発生することになる。

それに対し、図４ａに示すように、実施形態のコネクタ２０を用いた場合は、コネクタ２０の導入通路２１Ｐに拡開部２１ｃを設けてあるので、導入通路２１Ｐの一端側が小径で、しかも、ヘッダタンク１４の通路中心Ｌ１に対して偏心していても、矢印で示す接続口２１ｂからの流れＡが低速流になると共に、ヘッダタンク１４内に流入した段階での流れＢの偏流が抑制され、それらの結果、ヘッダタンク１４内に流れ込んだ段階での渦が弱くなり、全体の流れがスムーズになって、図５に示すように騒音（ガサガサ音）が発生しなくなる。なお、図５の「Ａ／ＣＯＮ」はエアコンＯＮの範囲を示している。

なお、上記実施形態のコネクタ２０では、導入通路２１Ｐの拡開部２１ｃを、拡径孔と他端側の接続口２１ｂに至るストレート孔で構成した場合を示したが、図６の実施形態のコネクタ１２０のように、導入通路１２１Ｐの一端側の接続口１２１ａに対応したストレート孔から他端側の接続口１２１ｂに至る範囲を、全体で連続的に断面が徐々に大きくなるテーパ孔で構成し、そのテーパ孔の全体で拡開部１２１ｃを構成してもよい。

本発明の一実施形態のコネクタを備えた熱交換器の全体図であり、図１ａは正面図、図１ｂは上面図、図１ｃは左側面図、図１ｄは右側面図である。図２ａは同熱交換器のコネクタ取付部分の拡大断面図、図２ｂは図２ａ中のＩＩｂ部拡大図である。図３ａは比較例として示すコネクタ２００の取付部分の拡大断面図で、図３ｂは図３ａのＩＩＩｂ拡大図である。図４ａ、図４ｂは本実施形態のコネクタ２０を用いた場合の冷媒の流れと、比較例のコネクタ２００を用いた場合の冷媒の流れを比べて示す図である。本実施形態のコネクタ２０を用いた場合の冷媒の流れと、比較例のコネクタ２００を用いた場合の冷媒の流れによる騒音の大きさを比較するための騒音特性図である。他の実施形態のコネクタの部分拡大図である。

符号の説明

１０熱交換器
１４、１５上側ヘッダタンク（ヘッダタンク）
１４ａヘッダタンク長手方向端部（熱交換器の冷媒入口）
１５ａヘッダタンク長手方向端部（熱交換器の冷媒出口）
２０，１２０コネクタ
２１Ｐ，１２１Ｐ導入通路
２１ａ，１２１ａ一端側の接続口（一端開口）
２１ｂ，１２１ｂ他端側の接続口（他端開口）
２１ｃ，１２１ｃ拡開部
２２Ｐ導出通路
２２ａ一端側の接続口（一端開口）
２２ｂ他端側の接続口（他端開口）
Ｌ１ヘッダタンクの通路中心

Claims

一端開口（２１ａ、１２１ａ）が配管に接続され且つ他端開口（２１ｂ、１２１ｂ）が熱交換器入口としてのヘッダタンク（１４）の長手方向端部（１４ａ）に接続される導入通路（２１Ｐ、１２１Ｐ）を備えた熱交換器用コネクタであって、
前記導入通路（２１Ｐ）の一端開口（２１ａ）は、前記ヘッダタンク（１４）の長手方向に向かう投影面において前記ヘッダタンク（１４）の通路中心（Ｌ１）に対して偏心し且つ前記ヘッダタンク（１４）の通路内に位置しており、
前記導入通路（２１Ｐ）は、一端側側から他端側に向けて連続的または段階的に除々に前記偏心方向とは逆側に拡開する拡開部（２１ｃ）を備えることを特徴とする熱交換器用コネクタ（２０）。
一端開口（２１ａ）が入口配管に接続され且つ他端開口（２１ｂ）が熱交換器入口としてのヘッダタンク（１４）の長手方向端部（１４ａ）に接続される導入通路（２１Ｐ）と、一端開口（２２ａ）が出口配管に接続され且つ他端開口（２２ｂ）が熱交換器出口としてのヘッダタンク（１５）の長手方向端部（１５ａ）に接続される導出通路（２２Ｐ）と、が隣接配置された熱交換器用コネクタであって、
前記導入通路（２１Ｐ）の一端開口（２１ａ）は、前記ヘッダタンク（１４）の長手方向に向かう投影面において前記ヘッダタンク（１４）の通路中心（Ｌ１）に対して偏心し且つ前記ヘッダタンク（１４）の通路内に位置しており、
前記導入通路（２１Ｐ）は、一端側から他端側に向けて連続的または段階的に除々に前記偏心方向とは逆側に拡開する拡開部（２１ｃ）を備えることを特徴とする熱交換器用コネクタ（２０）。